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Piezoelectric parametric amplifiers with integrated actuation and sensing capabilities

Authors :
W. Mansfield
Liviu Nicu
Fabrice Mathieu
Susan Trolier-McKinstry
Olivier Thomas
C. Huang
Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)
Nanofabrication Laboratory
Pennsylvania State University (Penn State)
Penn State System-Penn State System
Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Source :
26th IEEE international conference on micro electro mechanical systems (MEMS 2013), 26th IEEE international conference on micro electro mechanical systems (MEMS 2013), Jan 2013, Taipei, Taiwan. ⟨10.1109/MEMSYS.2013.6474310⟩
Publication Year :
2013
Publisher :
HAL CCSD, 2013.

Abstract

International audience; We report in this work on unprecedented levels of parametric amplification in microelectromechanical systems (MEMS) resonators with integrated piezoelectric actuation and sensing capabilities operated in air. The method presented here relies on accurate analytical modeling taking into account the geometrical nonlinearities inherent to the bridge-like configuration of the resonators used. The model provides, for the first time, precise analytical formula of the quality factor (Q) enhancement depending on the resonant mode examined. Experimental validations were conducted for resonant modes exhibiting, respectively, hard and soft-spring effects when driven in the nonlinear regime; Q amplification by a factor up to 14 has been obtained in air.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
26th IEEE international conference on micro electro mechanical systems (MEMS 2013), 26th IEEE international conference on micro electro mechanical systems (MEMS 2013), Jan 2013, Taipei, Taiwan. ⟨10.1109/MEMSYS.2013.6474310⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....a5eeea064a22fb6a147704ac0ce084b2